DE102020212701A1 - Process to reduce pores and to increase the penetration depth when welding copper materials - Google Patents

Process to reduce pores and to increase the penetration depth when welding copper materials Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduzierung von Poren (26) und zur Erhöhung der Einschweißtiefe (58, 62) in ein Werkstück (42) beim Schweißen von Kupferwerkstoffen mittels Laserstrahlschweißen. Es werden zumindest die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen:Es erfolgt eine aktive Oxidation (24) einer Oberfläche (44) eines Werkstücks (42) durch einmalige Überfahrt (58) eines Laserstrahls (40) mit reduzierter Laserleistung entlang einer Schweißnahtgeometrie (36), Durchführen mindestens einer zweiten Überfahrt (60) entlang der Schweißnahtgeometrie (36), vorbehandelt gemäß a) mit reduzierter Laserleistung gemäß a) unter Ausnutzung einer erhöhten Absorption des Laserstrahls (40) durch die in a) hervorgerufene Modifikation der Oberfläche (44) oder es erfolgt alternativ eine Zuführung mindestens einer zweiten Überfahrt (60) des Laserstrahls (40) mit Laserleistung > reduzierter Laserleistung gemäß a) entlang der Schweißnahtgeometrie (36) unter Ausnutzung einer erhöhten Absorption des Laserstrahls (40) durch die in a) hervorgerufene Modifikation der Oberfläche (44) zur Erhöhung einer ersten Einschweißtiefe (56) auf zumindest eine zweite Einschweißtiefe (62) im Werkstück (42).Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens zum Schweißen von mit Cu beschichteten Substraten auf Kunststoff oder Keramik bei einer Cu-Metallisierungsdicke von weniger als 100 µm sowie auf das Verschweißen von Folienstapeln aus Kupferfolien in der Batteriefertigung oder der Elektronikfertigung.The invention relates to a method for reducing pores (26) and increasing the welding depth (58, 62) in a workpiece (42) when welding copper materials using laser beam welding. At least the following method steps are carried out: Active oxidation (24) of a surface (44) of a workpiece (42) takes place by a single pass (58) of a laser beam (40) with reduced laser power along a weld seam geometry (36), carrying out at least one second pass (60) along the weld seam geometry (36), pretreated according to a) with reduced laser power according to a) using increased absorption of the laser beam (40) by the modification of the surface (44) caused in a) or alternatively a feed takes place at least one second pass (60) of the laser beam (40) with laser power > reduced laser power according to a) along the weld seam geometry (36) using increased absorption of the laser beam (40) due to the modification of the surface (44) caused in a) to increase a first welding depth (56) to at least a second welding depth (62) in the workpiece (42).Darü The invention also relates to the use of the method for welding Cu-coated substrates to plastic or ceramics with a Cu metallization thickness of less than 100 μm and to welding foil stacks made of copper foils in battery production or electronics production.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduzierung von Poren und zur Erhöhung der Einschweißtiefe in einem Werkstück beim Schweißen von Kupferwerkstoffen mittels Laserstrahlschweißen. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens zum Schweißen von mit Cu beschichteten Substraten aus Kunststoff oder Keramik bei sehr dünnschichtigen Kupfermetallisierungsschichten und auf die Verwendung des Verfahrens zum Einsatz in der Batteriefertigung und der Elektronikfertigung.The invention relates to a method for reducing pores and increasing the welding depth in a workpiece when welding copper materials using laser beam welding. Furthermore, the invention relates to the use of the method for welding Cu-coated substrates made of plastic or ceramics with very thin copper metallization layers and to the use of the method for use in battery production and electronics production.

Stand der TechnikState of the art

Die zunehmende Elektrifizierung des öffentlichen und des privaten Personenverkehrs (Elektromobilität) stellt erhöhte Anforderungen an die Fertigungs- und Fügetechnik einzelner Komponenten elektrischer Baugruppen. Der Bedarf an hohen Stromtragfähigkeiten in Kombination mit ausreichender Lebensdauerfestigkeit fordert in vielen Fällen den Einsatz von Kupferwerkstoffen. Diese Werkstoffe müssen unter dem Aspekt möglichst hoher Fügequalitäten und hoher Produktivität elektrisch leitend miteinander verbunden werden können. Oftmals ist dabei auf einen sehr definierten Energieeintrag in Kombination mit engen Qualitätstoleranzen zu achten.The increasing electrification of public and private passenger transport (electromobility) places increased demands on the manufacturing and joining technology of individual components of electrical assemblies. The need for high current-carrying capacities in combination with sufficient service life requires the use of copper materials in many cases. It must be possible to connect these materials to one another in an electrically conductive manner with a view to achieving the highest possible joining quality and high productivity. It is often important to ensure a very defined energy input in combination with narrow quality tolerances.

Das Laserstrahlschweißen hat sich bereits als hochflexibles Fügeverfahren in der industriellen Fertigungstechnik etabliert, bringt aber beim Schweißen von Kupferwerkstoffen zahlreiche Herausforderungen mit sich. Die geringe Absorption von Laserstrahlung typischer Schweißlaser mit ungefähr 1 µm Wellenlänge erfordert sehr hohe Intensitäten am Bauteil, um überhaupt einen Schweißprozess realisieren zu können. Zusätzlich erschwert die hohe Wärmeleitfähigkeit des Kupfers den Wärmeeintrag erheblich. Mit Erreichen der Schmelztemperatur steigt die Absorption sprungartig um den Faktor 2 bis 3 an, wohingegen die Wärmeleitfähigkeit ungefähr um den Faktor 2 abfällt. Dies führt zu einem starken Anstieg des Energieeintrags, verbunden mit der schlagartigen Ausbildung eines Dampfkanals (keyHhole) mit großem Aspektverhältnis (Verhältnis keyhole-Tiefe zu keyhole-Durchmesser).Laser beam welding has already established itself as a highly flexible joining process in industrial manufacturing technology, but it poses numerous challenges when welding copper materials. The low absorption of laser radiation from typical welding lasers with a wavelength of around 1 µm requires very high intensities on the component in order to be able to carry out a welding process at all. In addition, the high thermal conductivity of copper makes the heat input considerably more difficult. When the melting temperature is reached, the absorption suddenly increases by a factor of 2 to 3, while the thermal conductivity drops by a factor of about 2. This leads to a sharp increase in the energy input, combined with the sudden formation of a vapor channel (keyHhole) with a large aspect ratio (ratio of keyhole depth to keyhole diameter).

Einerseits sind so geringe Einschweißtiefen (100 µm bis 500 µm) nur durch die Kombination sehr gut fokussierbarer Laserstrahlung (gute Strahlqualität) und einer geeigneten Prozessstrategie (z. B. örtliche Strahloszillation) realisierbar. Weitere Herausforderungen resultieren aus den auftretenden keyhole-Instabilitäten, die bei hohen Aspektverhältnissen unvermeidbar sind und zu Spritzern oder Schmelzeauswürfen führen können.On the one hand, such small welding depths (100 µm to 500 µm) can only be achieved through the combination of laser radiation that can be focused very well (good beam quality) and a suitable process strategy (e.g. local beam oscillation). Further challenges result from the keyhole instabilities that occur, which are unavoidable with high aspect ratios and can lead to spatter or melt ejections.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Erfindungsgemäß wird beim Schweißen von Kupferwerkstoffen mittels Laserstrahlschweißen ein Verfahren zur Reduzierung von Poren und zur Erhöhung der Einschweißtiefe in ein Werkstück vorgeschlagen, wobei zumindest die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden:

  1. a) Aktive Oxidation einer Oberfläche eines Werkstücks durch einmalige Überfahrt eines Laserstrahls mit reduzierter Laserleistung entlang einer Schweißnahtgeometrie,
  2. b) Durchführen mindestens einer zweiten Überfahrt entlang der Schweißnahtgeometrie, vorbehandelt gemäß a) mit reduzierter Leistung gemäß a) und Ausnutzung einer erhöhten Absorption des Laserstrahls durch die in a) hervorgerufene Modifikation der Oberfläche, oder
  3. c) Durchführen mindestens einer zweiten Überfahrt des Laserstrahls mit Laserleistung > reduzierter Laserleistung gemäß a) entlang der Schweißnahtgeometrie unter Ausnutzung einer erhöhten Absorption des Laserstrahls durch die in a) hervorgerufene Modifikation der Oberfläche zur
  4. d) Erhöhung einer ersten Einschweißtiefe auf mindestens eine zweite Einschweißtiefe im Werkstück.
According to the invention, when welding copper materials by means of laser beam welding, a method for reducing pores and increasing the welding depth in a workpiece is proposed, with at least the following method steps being carried out:
  1. a) Active oxidation of a workpiece surface by a single pass of a laser beam with reduced laser power along a weld seam geometry,
  2. b) Carrying out at least one second pass along the weld seam geometry, pretreated according to a) with reduced power according to a) and utilizing increased absorption of the laser beam due to the surface modification caused in a), or
  3. c) Carrying out at least one second pass of the laser beam with laser power> reduced laser power according to a) along the weld seam geometry using increased absorption of the laser beam due to the modification of the surface caused in a).
  4. d) increasing a first welding depth to at least a second welding depth in the workpiece.

Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren kann eine aktive Oxidation vorgenommen werden, was die Anwesenheit von Wasserstoff, insbesondere aus der Umgebung des Schweißprozesses, signifikant reduziert, was wiederum bei Ausführen der Schweißoperation die mechanische Festigkeit der erhaltenen Schweißnaht erheblich verbessert. Des Weiteren kann durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren die Ausbildung einer Oxidschicht, die im Rahmen einer ersten Überfahrt über die Schweißnahtgeometrie erzeugt wird, dazu genutzt werden, im Rahmen einer zweiten Überfahrt des Laserstrahls über die entsprechende Nahtoberraupe eine weitere Durchdringung des aufgeschmolzenen Gefüges, d. h. eine erhebliche Erhöhung der Einschweißtiefe zu erreichen.Active oxidation can be carried out with the method proposed according to the invention, which significantly reduces the presence of hydrogen, in particular from the environment of the welding process, which in turn significantly improves the mechanical strength of the weld seam obtained when the welding operation is carried out. Furthermore, with the method proposed according to the invention, the formation of an oxide layer, which is produced during a first pass over the weld seam geometry, can be used to further penetrate the melted structure, i. H. to achieve a significant increase in the welding depth.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt eine Erhöhung einer ersten Einschweißtiefe auf zumindest eine zweite Einschweißtiefe im Werkstück durch die Kombination von a) und b) gegenüber einer ausschließlichen Durchführung von b).In an advantageous development of the method proposed according to the invention, a first welding depth is increased to at least a second welding depth in the workpiece through the combination of a) and b) compared to carrying out b) exclusively.

Des Weiteren erfolgt in vorteilhafter Weise eine Erhöhung einer ersten Einschweißtiefe auf zumindest eine zweite Einschweißtiefe im Werkstück durch die Kombination von a) und c) gegenüber einer ausschließlichen Durchführung von c).Furthermore, a first welding depth is advantageously increased at least a second welding depth in the workpiece through the combination of a) and c) compared to carrying out c) exclusively.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des der Erfindung zugrundeliegenden Gedankens erfolgt eine Verringerung einer H2-Aufnahme durch eine Kombination von a) und b) gegenüber einer ausschließlichen Durchführung von b). Des Weiteren kann beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren eine Verringerung einer H2-Aufnahme durch eine Kombination von a) und c) gegenüber ausschließlich c) erreicht werden.In an advantageous further development of the idea on which the invention is based, H 2 uptake is reduced by a combination of a) and b) compared to carrying out b) alone. Furthermore, in the method proposed according to the invention, a reduction in H 2 uptake can be achieved by a combination of a) and c) compared to c) alone.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird das Laserstrahlschweißen mit einer Laserstrahlung unterhalb einer Wellenlänge von 0,6 µm, bevorzugt mit einer Wellenlänge grünen Laserlichts von 0,515 µm sowie weiter bevorzugt mit einer Wellenlänge blauen Laserlichts im Bereich von 0,44 µm bis 0,46 µm durchgeführt.In an advantageous development of the method proposed according to the invention, laser beam welding is carried out with laser radiation below a wavelength of 0.6 μm, preferably with a wavelength of green laser light of 0.515 μm and more preferably with a wavelength of blue laser light in the range from 0.44 μm to 0. 46 µm performed.

Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren liegt während der Durchführung des Verfahrensschritts a) die Temperatur τ an der Oberfläche des Werkstücks unterhalb der Verdampfungstemperatur des Kupfers.In the method proposed according to the invention, the temperature τ on the surface of the workpiece is below the evaporation temperature of the copper while method step a) is being carried out.

Weiterhin übersteigt beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren der Absorptionsgrad von Laserstrahlung in Kupferoxid den Absorptionsgrad von Laserstrahlung in blankem Kupfer um ein Vielfaches.Furthermore, in the method proposed according to the invention, the degree of absorption of laser radiation in copper oxide exceeds the degree of absorption of laser radiation in bare copper many times over.

Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren lassen sich bei einer Kombination der Verfahrensschritte a) und b) Einschweißtiefen im Bereich zwischen 20 µm bis 300 µm erzielen.In the method proposed according to the invention, welding depths in the range between 20 μm and 300 μm can be achieved with a combination of method steps a) and b).

In einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens kann eine Kombination der Verfahrensschritte a) und c) zu Einschweißtiefen führen, die im Bereich zwischen 100 µm bis 2000 µm liegen.In one embodiment of the method proposed according to the invention, a combination of method steps a) and c) can lead to welding depths in the range between 100 μm and 2000 μm.

Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren liegt die Anzahl der Überfahrten entlang der Schweißnahtgeometrie bei der Durchführung der Verfahrensschritte a) und b) < 10, bevorzugt < 5.In the method proposed according to the invention, the number of passes along the weld seam geometry when carrying out method steps a) and b) is <10, preferably <5.

Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren kann alternativ die Anzahl der Überfahrten entlang der Schweißnahtgeometrie bei Durchführung der Verfahrensschritte a) und c) < 10 betragen, bevorzugt < 5.In the method proposed according to the invention, the number of passes along the weld seam geometry when carrying out method steps a) and c) can alternatively be <10, preferably <5.

In vorteilhafter Weise ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens die Erzeugung der Oxidschicht an der Oberfläche des Werkstücks durch den Laserstrahl selbst. Weitere Bearbeitungsschritte zur Erzeugung der Oxidschicht an der Oberfläche des Werkstücks können mithin unterbleiben.Carrying out the method proposed according to the invention advantageously enables the production of the oxide layer on the surface of the workpiece by the laser beam itself. Further processing steps for producing the oxide layer on the surface of the workpiece can therefore be omitted.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens zum Schweißen von mit Cu beschichteten Substraten aus Kunststoff oder Keramik, bei welchem eine Cu-Metallisierungsdicke zwischen 20 µm bis 500 µm vorliegt. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens zum Verschweißen von Folienstapeln aus Kupferfolien im Bereich der Batteriefertigung. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens in der Elektronikfertigung zum Fügen dünn beschichteter Flexfolien mit einer Dicke zwischen 10 µm bis 100 µm auf dünn beschichtete Substrate mit einer Dicke zwischen 10 mm bis 100 mm.In addition, the invention relates to the use of the method for welding Cu-coated substrates made of plastic or ceramics, in which the Cu metallization thickness is between 20 μm and 500 μm. In addition, the invention relates to the use of the method for welding foil stacks made of copper foils in the field of battery production. Furthermore, the invention relates to the use of the method in electronics production for joining thinly coated flex foils with a thickness of between 10 μm and 100 μm on thinly coated substrates with a thickness of between 10 mm and 100 mm.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Reduzierung der durch Anwesenheit von H2 verursachten Porosität beim Laserstrahlschweißen von Kupferwerkstoffen durch Aufbringen einer Oxidschicht an der Werkstückoberfläche verhindert. Das Kupferoxid an der Oberfläche des mittels Laserschweißen zu verschweißenden Werkstücks führt zu einer Bindung des Umgebungswasserstoffs an der Oberfläche. Dabei wird Wasserdampf gebildet, der oberflächennah aus der Schweißzone entweichen kann, ohne dass es zu einer Porosität im Schweißnahtvolumen kommt.According to one aspect of the present invention, the reduction in porosity caused by the presence of H 2 during laser beam welding of copper materials is prevented by applying an oxide layer to the workpiece surface. The copper oxide on the surface of the workpiece to be welded by means of laser welding leads to a binding of the ambient hydrogen on the surface. In the process, water vapor is formed, which can escape from the weld zone near the surface without porosity occurring in the weld seam volume.

Eine entsprechende Oxidation der Werkstückoberfläche kann vorab am Werkstück mittels Wärmebehandlung erfolgen, insbesondere durch den Laserstrahl selbst vor der Ausführung des eigentlichen Schweißprozesses. Dazu führt der Laserstrahl eine Überfahrt über die Schweißnahtgeometrie mit einer reduzierten Laserleistung durch, wodurch die Wärmebehandlung gegeben ist.A corresponding oxidation of the workpiece surface can take place in advance on the workpiece by means of heat treatment, in particular by the laser beam itself before the actual welding process is carried out. For this purpose, the laser beam runs over the weld seam geometry with a reduced laser power, which results in the heat treatment.

Hierbei ist darauf zu achten, dass die Temperatur an der Spitze des Laserstrahls, die im Wesentlichen der Temperatur entspricht, die an der Oberfläche des Werkstoffes herrscht, die Verdampfungstemperatur nicht überschreitet. Durch dieses auch als Wärmeleitungsschweißen bezeichnete Vorgehen kann der Wärmeeintrag in das Werkstück minimiert werden und eine ausreichend dicke Oxidschicht erzeugt werden. In einem weiteren Prozessschritt erfolgt der eigentliche Schweißprozess entlang einer zur Wärmebehandlung identischen Schweißbahngeometrie. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann der Defekt einer unzulässig hohen Bildung von Wasserstoffporen in der Schweißnaht signifikant reduziert und idealerweise vollständig eliminiert werden. Durch die Oxidation der Oberfläche des Werkstücks kann insbesondere auf den Einsatz teurer Schutzgase, so zum Beispiel Helium, Argon und Stickstoff, und eine Bildung einer Schutzgasatmosphäre verzichtet werden, und die damit einhergehenden Kosten können eingespart werden. Auch der Einsatz von Zusatzmaterial, wie beispielsweise Titan, Silizium oder Aluminium, kann entfallen und dementsprechend können Produktionskosten verringert werden.It is important to ensure that the temperature at the tip of the laser beam, which essentially corresponds to the temperature at the surface of the material, does not exceed the vaporization temperature. This procedure, also known as heat conduction welding, can minimize the heat input into the workpiece and produce a sufficiently thick oxide layer. In a further process step, the actual welding process takes place along a weld path geometry that is identical to that of the heat treatment. With the solution proposed according to the invention, the defect of an impermissibly high formation of hydrogen pores in the weld seam can be significantly reduced and ideally completely eliminated. Through the oxidation the surface of the workpiece, in particular the use of expensive protective gases, such as helium, argon and nitrogen, and the formation of a protective gas atmosphere can be dispensed with, and the associated costs can be saved. The use of additional material, such as titanium, silicon or aluminum, can also be omitted and production costs can be reduced accordingly.

Werden die Kupferwerkstoffe mittels grüner Laserstrahlung miteinander stoffschlüssig gefügt, kann ein sehr stabiler Schweißprozess erreicht werden, der insbesondere eine konstante Einschweißtiefe garantiert und andererseits spritzarm beziehungsweise spritzerfrei durchgeführt werden kann. Durch Vermeidung der wasserstoffinduzierten Porosität können die Vorteile dieses Prozesses ohne weitere Betrachtung eines möglichen festigkeitsmindernden Einflusses der Porenbildung übertragen werden. So lassen sich insbesondere auf Substraten aus Kunststoff oder Keramik, die Kupfermetallisierungen von wenigen Hundert Mikrometern aufweisen, Schweißnähte erzeugen, ohne dass die Substrate aus Keramik oder Kunststoff durch den Laserstrahl beschädigt würden.If the copper materials are joined together using green laser radiation, a very stable welding process can be achieved which, in particular, guarantees a constant welding depth and, on the other hand, can be carried out with little or no spatter. By avoiding the hydrogen-induced porosity, the advantages of this process can be transferred without further consideration of a possible strength-reducing influence of pore formation. In particular, weld seams can be produced on substrates made of plastic or ceramic, which have copper metallizations of a few hundred micrometers, without the substrates made of ceramic or plastic being damaged by the laser beam.

Gemäß einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens kann durch das Ausnutzen von Wärmeakkumulationseffekten durch Mehrfachüberfahrten des Werkstücks durch den Laserstrahl eine größere Einschweißtiefe erreicht werden. Wird gemäß dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren eine mehrfache Überfahrt der Schweißnahtgeometrie vorgenommen, kann durch die damit einhergehende Oxidbildung während des Schweißens auf der Oberseite der Schweißnaht eine aktiv erzeugte Oxidschicht hergestellt werden. Dies bringt zweierlei Vorteile mit sich: Bei einer zweiten Überfahrt mit dem Laserstrahl, der mit Laser-Nennleistung betrieben wird, wird an der zu verschweißenden Stelle die Energie des Laserstrahls über das Oxid an der Oberfläche in das Material absorbiert. Der Absorptionsgrad von Kupferoxid liegt um Faktoren höher als der Absorptionsgrad gängiger Laserwellenlängen in blankem Kupfer. Folglich wird mehr Energie im Werkstück deponiert und die Einschweißtiefe erhöht sich. Zum Zweiten erfolgt die Bildung von Kupferoxid unter der Abgabe von Energie im Rahmen einer exothermen Reaktion, was wiederum zur erhöhten Deponierung von Energie im Werkstück und damit zu einer gesteigerten Einschweißtiefe führt.According to a further aspect of the method proposed according to the invention, a greater welding depth can be achieved by utilizing heat accumulation effects caused by multiple passes over the workpiece by the laser beam. If, according to the method proposed according to the invention, the weld seam geometry is passed over several times, an actively generated oxide layer can be produced on the upper side of the weld seam due to the associated oxide formation during welding. This has two advantages: During a second pass with the laser beam, which is operated at the nominal laser power, the energy of the laser beam is absorbed into the material via the oxide on the surface at the point to be welded. The degree of absorption of copper oxide is several times higher than the degree of absorption of common laser wavelengths in bare copper. As a result, more energy is deposited in the workpiece and the welding depth increases. Secondly, the formation of copper oxide takes place with the release of energy as part of an exothermic reaction, which in turn leads to increased deposition of energy in the workpiece and thus to an increased welding depth.

Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren wird die Einschweißtiefe bei spritzerfrei durchzuführendem Laserstrahlschweißen deutlich erhöht. Dies bringt für viele potenzielle Schweißprozesse, insbesondere in der Elektronik- und der Batteriefertigung entscheidende Vorteile mit sich. Werden beispielsweise in der Batteriefertigung Folienstapel aus Kupferfolie geschweißt, kann durch Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ein dickerer Folienstapel sicher und qualitativ hochwertig verschweißt werden. Dies ist der im Wesentlichen porenfrei ausgebildeten Schweißnaht einerseits und andererseits der Erhöhung der Einschweißtiefe, die beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren erzielt werden kann, geschuldet. In der Elektronikfertigung werden oftmals dünne Folien (Flexfolien) auf dünn beschichtete Substrate gefügt. Beim konventionellen Wärmeleitschweißprozess ist die Dicke der sicher zu verschweißenden Flexfolien auf wenige zehn Mikrometer begrenzt. Durch die Anwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens können diese Grenzen nach oben hin verschoben werden.The method proposed according to the invention significantly increases the welding depth in the case of laser beam welding to be carried out without spatter. This brings decisive advantages for many potential welding processes, especially in electronics and battery production. If, for example, foil stacks made of copper foil are welded in battery production, a thicker foil stack can be welded reliably and with high quality by using the method proposed according to the invention. This is due on the one hand to the essentially non-porous weld seam and on the other hand to the increase in the welding depth that can be achieved with the method proposed according to the invention. In electronics manufacturing, thin foils (flex foils) are often attached to thinly coated substrates. With the conventional heat conduction welding process, the thickness of the flex foils that can be safely welded is limited to a few tens of micrometers. By using the method proposed according to the invention, these limits can be shifted upwards.

Ein weiterer schlagender Vorteil des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens ist darin zu sehen, dass das Oxid an der Werkstückoberfläche (Nahtoberraupe) durch das Werkzeug selbst, d. h. durch den Laserstrahl erzeugt wird. Für die sichere Einkopplung der Energie des Laserstrahls ist es gemäß dem Stand der Technik nicht unüblich, das Werkstück an seiner Oberfläche beispielsweise mit Zinn oder Nickel zu beschichten. Diese Vorbehandlung kann durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren mit induzierten Oxidschichten an der Oberfläche vermieden werden, wodurch sich vorbehandelnde Arbeitsschritte bei Durchführung von automatisierten Schweißprozessen einsparen ließen.Another striking advantage of the method proposed according to the invention can be seen in the fact that the oxide on the workpiece surface (seam upper bead) is removed by the tool itself, i. H. generated by the laser beam. For reliable coupling of the energy of the laser beam, it is not unusual according to the prior art to coat the surface of the workpiece with tin or nickel, for example. This pre-treatment can be avoided by the method proposed according to the invention with induced oxide layers on the surface, as a result of which pre-treatment work steps can be saved when carrying out automated welding processes.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.

Es zeigen:

  • 1 den schematischen Zusammenhang zwischen Wasserstofflöslichkeit und Temperatur für Cu,
  • 2 gegenübergestellte Querschnitte lasergestrahlter Proben aus Reinkupfer mit aktiv oxidierter Oberfläche beziehungsweise im unbehandelten Zustand,
  • 3 lichtmikroskopische Aufnahmen laserstrahlgeschweißter Kupferproben in Dunkelfeld- und Hellfelddarstellung,
  • 4.1, 4.2 schematische Darstellung der ersten Überfahrt sowie der zweiten Überfahrt, wobei der Laserstrahl mit Laser-Nennleistung betrieben wird,
  • 5 den Verlauf der erreichbaren Einschweißtiefe laserstrahlgeschweißter Kupferproben aufgetragen über die Anzahl der Überfahrten.
Show it:
  • 1 the schematic relationship between hydrogen solubility and temperature for Cu,
  • 2 compared cross-sections of laser-blasted samples made of pure copper with an actively oxidized surface or in the untreated state,
  • 3 light micrographs of laser beam welded copper samples in dark field and bright field representation,
  • 4.1 , 4.2 schematic representation of the first pass and the second pass, with the laser beam being operated at the rated laser power,
  • 5 the course of the achievable welding depth of laser beam welded copper samples plotted against the number of passes.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichem Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.In the following description of the embodiments of the invention, the same or similar elements are denoted by the same reference symbols, with a repeated description of these elements being dispensed with in individual cases. The figures represent the subject matter of the invention only schematically.

Der Darstellung gemäß 1 ist der Zusammenhang zwischen der Wasserstofflöslichkeit und der Temperatur für das Material Kupfer zu entnehmen. Gemäß 1 ist die Porenbildung im Kupfermaterial dadurch begründet, dass Kupfer im flüssigen Zustand eine hohe Wasserstofflöslichkeit aufweist. In 1 ist der Verlauf einer Wasserstofflöslichkeit 10 über den Temperaturverlauf 12 aufgetragen. Mit Position 14 ist eine Schmelztemperatur des Kupfermaterials bezeichnet. Die Wasserstoffaufnahme des Kupfers wird durch hohe Diffusionsgeschwindigkeiten des Wasserstoffs in flüssigem Kupfer begünstigt. Wird bei der Abkühlung die Schmelztemperatur 14 erreicht, fällt die Wasserstofflöslichkeit schlagartig mit ca. Faktor 3 ab und die wasserstoffreiche Schmelze gibt den Wasserstoff als Gas an die Umgebung ab. Dies führt zur obenstehend mehrfach erwähnten Porosität, wie in 2 durch Position 26 angedeutet.According to the illustration 1 shows the connection between the hydrogen solubility and the temperature for the material copper. According to 1 the pore formation in the copper material is due to the fact that copper in the liquid state has a high hydrogen solubility. In 1 the course of a hydrogen solubility 10 is plotted over the temperature course 12. Position 14 designates a melting temperature of the copper material. The hydrogen absorption of the copper is favored by the high diffusion rates of the hydrogen in liquid copper. If the melting temperature 14 is reached during cooling, the hydrogen solubility suddenly drops by a factor of about 3 and the hydrogen-rich melt releases the hydrogen into the environment as a gas. This leads to the porosity mentioned several times above, as in 2 indicated by position 26.

2 zeigt eine Gegenüberstellung von Querschnitten laserstrahlgeschweißter Proben von Reinkupfer mit konstanten Schweißparametern. Während im linken Teil von 2 eine oxidierte Oberfläche 18 durch Durchführen einer aktiven Oxidation 24 vorliegt, ist die im rechten Teil von 2 dargestellte Oberfläche eine blanke, unbehandelte Oberfläche 20 von Kupfer. An beiden Proben wird eine Laserstrahlschweißung vorgenommen (vgl. Position 22). Da bei der mit einer aktiven Oxidation 24 vorbehandelten Laserstrahlschweißung 22 kein Wasserstoff vorliegt, weder aus der Umgebung noch aus Verschmutzungen an der Oberfläche, stellt sich die relativ gleichmäßige Laserstrahlschweißung 22 ein. Mit Position 28 ist ein Bereich bezeichnet, in dem eine Gefügeänderung des Werkstoffs Kupfer im Werkstück vorliegt. 2 shows a comparison of cross sections of laser beam welded samples of pure copper with constant welding parameters. While in the left part of 2 an oxidized surface 18 by performing an active oxidation 24 is that in the right part of FIG 2 surface shown is a bare, untreated surface 20 of copper. Laser beam welding is carried out on both samples (cf. item 22). Since no hydrogen is present in the laser beam weld 22 pretreated with active oxidation 24, neither from the environment nor from contamination on the surface, the relatively uniform laser beam weld 22 is established. Position 28 designates an area in which there is a structural change in the copper material in the workpiece.

Liegt hingegen eine blanke, unbehandelte Oberfläche 20 im Bereich der Laserstrahlschweißung 22 vor, kommt es zur Bildung von Poren 26, die im Material der Schweißnaht nach der Laserstrahlschweißung 22 ausgebildet werden. Die Poren 26, die im Bereich 28 mit Gefügeänderungen vorliegen, schwächen die erzielbare mechanische Festigkeit der Laserstrahlschweißung 22 nicht unerheblich.If, on the other hand, there is a bare, untreated surface 20 in the area of the laser beam weld 22, pores 26 are formed, which are formed in the material of the weld seam after the laser beam weld 22. The pores 26, which are present in the area 28 with structural changes, weaken the achievable mechanical strength of the laser beam weld 22 not inconsiderably.

Der Darstellung gemäß 3 sind Schliffproben zu entnehmen, die lichtmikroskopische Aufnahmen laserstrahlgeschweißter Kupferproben wiedergeben. Eine aktive Oxidation 24 der Oberfläche 44 eines Werkstücks 42 kann im Schliffbild detektiert werden, da die im Schweißgut gelösten Kupferoxide 32 unter polarisiertem Licht und im Dunkelfeld 30 rot erscheinen. Den 4.1 und 4.2 sind schematische Darstellungen von Überfahrten über eine Schweißnahtgeometrie 36 zu entnehmen.According to the illustration 3 microsections can be taken that show light microscopic images of laser-beam welded copper samples. Active oxidation 24 of the surface 44 of a workpiece 42 can be detected in the micrograph, since the copper oxides 32 dissolved in the weld metal appear red under polarized light and in the dark field 30 . The 4.1 and 4.2 Schematic representations of passages over a weld seam geometry 36 can be found.

Nach der Durchführung der Vorbehandlung der Oberfläche 44, d. h. deren aktiver Oxidation 24, beispielsweise durch eine einmalige Wärmebehandlung einer Oberfläche 44 eines Werkstücks 42 durch einen Laserstrahl 40 mit reduzierter Laserleistung, erfolgt gemäß 4.1 in Vorschubrichtung 48 der Vorschub des Laserstrahls 40, der mit Nennleistung betrieben wird. Eine Strahlspitze 46 des Laserstrahls 40 fährt entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls 40 in Vorschubrichtung 48 entlang der Schweißnahtgeometrie 36. Im Rahmen einer ersten Überfahrt 58 in Vorschubrichtung 48 wird auf der Oberfläche 44 des Werkstücks 42 eine Oxidschicht 50 erzeugt. Diese überdeckt eine Nahtoberraupe 54 einer Schweißnaht 52. Bei der ersten Überfahrt 58 des Laserstrahls 40 entlang der Schweißnahtgeometrie 36 wird eine erste Einschweißtiefe 56 erreicht. Die Ausbildung der Oxidschicht 50 während des Schweißens und deren Vorhandensein auf der Oberseite der Schweißnaht 52, d. h. auf der Nahtoberraupe 54 hat folgende Vorteile:After the pretreatment of the surface 44 has been carried out, ie its active oxidation 24, for example by a single heat treatment of a surface 44 of a workpiece 42 using a laser beam 40 with reduced laser power, according to FIG 4.1 in the feed direction 48 the feed of the laser beam 40, which is operated at nominal power. A beam tip 46 of the laser beam 40 travels according to the feed speed of the laser beam 40 in the feed direction 48 along the weld seam geometry 36. During a first pass 58 in the feed direction 48, an oxide layer 50 is produced on the surface 44 of the workpiece 42. This covers a seam upper bead 54 of a weld seam 52. When the laser beam 40 first passes over 58 along the weld seam geometry 36, a first welding depth 56 is reached. The formation of the oxide layer 50 during welding and its presence on the upper side of the weld seam 52, ie on the seam upper bead 54 has the following advantages:

Bei einer in 4.2 dargestellten zweiten Überfahrt 60 des Laserstrahls 40 in Vorschubrichtung 48 mit Vorschubgeschwindigkeit über die im Rahmen der ersten Überfahrt 58 aufgebrachte Oxidschicht 50 wird die Energie des Laserstrahls 40 über die Oxidschicht 50 stärker an der Oberfläche 44 in das Kupfermaterial absorbiert. Der Absorptionsgrad der Oxidschicht 50 aus Kupferoxid liegt um Faktoren höher verglichen mit dem Absorptionsgrad gängiger Laserwellenlängen in Kupfermaterial. Folglich wird mehr Energie im Werkstück 42 deponiert und die Einschweißtiefe erhöht sich von der im Rahmen der ersten Überfahrt 58 erzeugten Einschweißtiefe 56 auf die durch die zweite Überfahrt 60 erzeugte zweite Einschweißtiefe 62. Des Weiteren ist festzuhalten, dass die Bildung von Kupferoxid, d. h. die Bildung der Oxidschicht 50 unter Abgabe von Energie als exotherme Reaktion erfolgt, was wiederum zu einer erhöhten Deponierung von Energie im Werkstück 42 führt und damit die zweite gesteigerte Einschweißtiefe 62 ermöglicht.At an in 4.2 illustrated second crossing 60 of the laser beam 40 in the feed direction 48 at feed speed over the oxide layer 50 applied during the first crossing 58, the energy of the laser beam 40 is more strongly absorbed via the oxide layer 50 on the surface 44 in the copper material. The degree of absorption of the oxide layer 50 made of copper oxide is higher by a factor than the degree of absorption of common laser wavelengths in copper material. Consequently, more energy is deposited in the workpiece 42 and the weld depth increases from the weld depth 56 generated during the first pass 58 to the second weld depth 62 generated by the second pass 60. It should also be noted that the formation of copper oxide, ie the formation of the oxide layer 50 takes place with the release of energy as an exothermic reaction, which in turn leads to an increased deposition of energy in the workpiece 42 and thus enables the second increased welding depth 62 .

In der Darstellung gemäß 5 ist der Verlauf einer erreichbaren Einschweißtiefe bei laserstrahlgeschweißten Kupferproben aufgetragen über die Anzahl der Überfahrten. Ein Verlauf der Einschweißtiefe ist durch Bezugszeichen 70 angedeutet, aufgetragen über eine Anzahl 72 der Überfahrten entsprechend der in den 4.1 und 4.2 angedeuteten Schweißnahtgeometrie 36.In the representation according to 5 is the course of an achievable welding depth for laser beam welded copper samples plotted against the number of passes. A progression of the welding depth is indicated by reference number 70, plotted over a number 72 of passes according to the in the 4.1 and 4.2 indicated weld seam geometry 36.

Die jeweiligen Überfahrten entlang der Schweißnahtgeometrie 36 erfolgten mit beispielsweise einem ersten Parameterset 74. Entsprechend dem ersten Parameterset 74 wurde ein Laserstrahl 40 mit einer ersten Leistung P1 und einer ersten Vorschubgeschwindigkeit betrieben. Entsprechend den Überfahrten, die weniger als 5 betrugen, werden Einschweißtiefen von bis zu 110 µm erreicht. Wird die Vorschubgeschwindigkeit erhöht, d. h. übersteigt die Vorschubgeschwindigkeit v2 die Vorschubgeschwindigkeit v1 - bei konstanter Laserleistung P1 - werden bei bis zu 10 Überfahrten Einschweißtiefen bis zu 80 µm erhalten. Wird bei konstanter Laserleistung die Vorschubgeschwindigkeit nochmals gesteigert, d. h. v3 > v2 > v1, so verringert sich die Einschweißtiefe bei Überfahrten von weniger als 20 µm auf bis zu 60 µm.The respective crossings along the weld seam geometry 36 were carried out with a first parameter set 74, for example. Corresponding to the first parameter set 74, a laser beam 40 was operated with a first power P 1 and a first feed rate. Corresponding to the passes, which were less than 5, welding depths of up to 110 µm are achieved. If the feed rate is increased, ie the feed rate v 2 exceeds the feed rate v 1 - with constant laser power P 1 - welding depths of up to 80 µm are obtained with up to 10 passes. If the feed rate is increased again at constant laser power, ie v 3 > v 2 > v 1 , then the welding depth is reduced from less than 20 µm to up to 60 µm when passing over.

Bei einer Erhöhung der Laserleistung auf P2 und einer erhöhten Vorschubgeschwindigkeit von z. B. 1 m/s werden hingegen bei zwei Überfahrten Einschweißtiefen von bis zu 85 µm erreicht. Wird bei konstanter Laserleistung P2 die Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls 40 in Vorschubrichtung 48 im Vergleich zum vierten Parameterset 80 verdoppelt, so werden lediglich Einschweißtiefen in der Größenordnung zwischen 30 und 40 µm erreicht.With an increase in laser power to P 2 and an increased feed rate of z. B. 1 m/s, on the other hand, welding depths of up to 85 µm are achieved with two passes. If the feed speed of the laser beam 40 in the feed direction 48 is doubled in comparison to the fourth parameter set 80 at a constant laser power P 2 , only welding depths of the order of magnitude between 30 and 40 μm are achieved.

Dies bedeutet, dass bei geringer Vorschubgeschwindigkeit in Vorschubrichtung 48 die höchsten Einschweißtiefen erreicht werden. Aus der Darstellung gemäß 5 geht mithin hervor, dass unabhängig von den Parametern Laserleistung und Schweißvorschub jeweils bei der zweiten Überfahrt die größte Zunahme der Einschweißtiefe zu verzeichnen ist. Dies ist unmittelbar auf die durch die während der ersten vorhergehenden Überfahrt oxidierte Oberfläche 44 des Werkstücks 42 zurückzuführen.This means that the highest welding depths are achieved at a low feed rate in the feed direction 48 . According to the illustration 5 shows that, regardless of the parameters of laser power and welding feed, the greatest increase in welding depth is recorded during the second pass. This is directly attributable to the surface 44 of the workpiece 42 being oxidized during the first previous pass.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not limited to the exemplary embodiments described here and the aspects highlighted therein. Rather, within the range specified by the claims, a large number of modifications are possible, which are within the scope of expert action.

Claims (16)

Verfahren zur Reduzierung von Poren (26) und zur Erhöhung der Einschweißtiefe (56, 62) in einem Werkstück (42) beim Schweißen von Kupferwerkstoffen mittels Laserstrahlschweißen mit zumindest nachfolgenden Verfahrensschritten: a) Aktive Oxidation (24) einer Oberfläche (44) eines Werkstücks (42) durch einmalige Überfahrt (58) eines Laserstrahls (40) mit reduzierter Laserleistung entlang einer Schweißnahtgeometrie (36), b) Durchführen mindestens einer zweiten Überfahrt (60) entlang der Schweißnahtgeometrie (36), vorbehandelt gemäß a) mit reduzierter Laserleistung gemäß a) unten Ausnutzung einer erhöhten Absorption des Laserstrahls (40) durch die in a) hervorgerufene Modifikation der Oberfläche (44), oder c) Durchführen mindestens einer zweiten Überfahrt (60) des Laserstrahls (40) mit Laserleistung > reduzierter Laserleistung gemäß a), entlang der Schweißnahtgeometrie (36) unter Ausnutzung einer erhöhten Absorption des Laserstrahls (40) durch die in a) hervorgerufene Modifikation der Oberfläche (44) zur d) Erhöhung einer ersten Einschweißtiefe (56) auf zumindest eine zweite Einschweißtiefe (62) im Werkstück (42).Method for reducing pores (26) and for increasing the welding depth (56, 62) in a workpiece (42) when welding copper materials using laser beam welding, with at least the following method steps: a) Active oxidation (24) of a surface (44) of a workpiece (42) by a single pass (58) of a laser beam (40) with reduced laser power along a weld seam geometry (36), b) carrying out at least one second pass (60) along the weld seam geometry (36), pretreated according to a) with reduced laser power according to a) below utilizing increased absorption of the laser beam (40) by the modification of the surface (44) brought about in a), or c) Carrying out at least one second pass (60) of the laser beam (40) with laser power > reduced laser power according to a), along the weld seam geometry (36) using increased absorption of the laser beam (40) due to the modification of the surface (4) caused in a) 44) to d) increasing a first welding depth (56) to at least a second welding depth (62) in the workpiece (42). Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erhöhung einer ersten Einschweißtiefe (56) auf zumindest eine zweite Einschweißtiefe (62) im Werkstück (42) durch die Kombination von a) und b) gegenüber ausschließlicher Durchführung von b) erfolgt.procedure according to claim 1 , characterized in that an increase in a first welding depth (56) to at least a second welding depth (62) in the workpiece (42) takes place through the combination of a) and b) compared to the exclusive implementation of b). Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erhöhung einer ersten Einschweißtiefe (56) auf zumindest eine zweite Einschweißtiefe (62) im Werkstück (42) durch die Kombination von a) und c) gegenüber ausschließlicher Durchführung von c) erfolgt.procedure according to claim 1 , characterized in that an increase in a first welding depth (56) to at least a second welding depth (62) in the workpiece (42) takes place through the combination of a) and c) compared to carrying out c) exclusively. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verringerung einer H2-Aufnahme durch eine Kombination von a) und b) gegenüber ausschließlicher Durchführung von b) erfolgt.procedure according to claim 1 , characterized in that a reduction in H 2 uptake occurs through a combination of a) and b) compared to carrying out b) alone. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verringerung einer H2-Aufnahme durch eine Kombination von a) und c) gegenüber ausschließlich c) erfolgt.procedure according to claim 1 , characterized in that a reduction in H 2 uptake occurs through a combination of a) and c) compared to c) alone. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserstrahlschweißen mit einer Laserstrahlung unterhalb einer Wellenlänge von 0,6 µm, bevorzugt mit einer Wellenlänge grünen Laserlichts von 0,515 µm sowie weiter bevorzugt mit einer Wellenlänge blauen Laserlichts im Bereich von 0,44 bis 0,46 µm durchgeführt wird.procedure according to claim 1 , characterized in that the laser beam welding is carried out with laser radiation below a wavelength of 0.6 µm, preferably with a green laser light wavelength of 0.515 µm and more preferably with a blue laser light wavelength in the range from 0.44 to 0.46 µm. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Durchführung von Verfahrensschritt a) die Temperatur τ an der Oberfläche (44) des Werkstücks (42) unterhalb der Verdampfungstemperatur von Kupfer liegt.procedure according to claim 1 , characterized in that during the implementation of method step a) the temperature τ on the surface (44) of the workpiece (42) is below the vaporization temperature of copper. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Absorptionsgrad von Laserstrahlung in Kupferoxid den Absorptionsgrad von Laserstrahlung in blankem Kupfer um ein Vielfaches übersteigt.Method according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the degree of absorption of laser radiation in copper oxide the absorp level of laser radiation in bare copper many times over. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei einer Kombination der Verfahrensschritte a) und b) Einschweißtiefen (56, 62) im Bereich zwischen 20 µm bis 300 µm erzielen lassen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that with a combination of method steps a) and b) welding depths (56, 62) in the range between 20 µm and 300 µm can be achieved. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei einer Kombination der Verfahrensschritte a) und c) Einschweißtiefen (56, 62) im Bereich zwischen 100 µm bis 2000 µm erzielen lassen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that with a combination of method steps a) and c) welding depths (56, 62) in the range between 100 µm and 2000 µm can be achieved. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Überfahrten (58, 60) entlang der Schweißnahtgeometrie (36) bei Durchführung der Verfahrensschritte a) und b) < 10, bevorzugt < 5 ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the number of passes (58, 60) along the weld seam geometry (36) when carrying out method steps a) and b) is <10, preferably <5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Überfahrten (58, 60) entlang der Schweißnahtgeometrie (36) bei Durchführung der Verfahrensschritte a) und c) < 10 bevorzugt < 5 ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the number of passes (58, 60) along the weld seam geometry (36) when carrying out method steps a) and c) is <10, preferably <5. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidschicht (50) an der Oberfläche (44) des Werkstücks (42) durch den Laserstrahl (40) selbst erzeugt wird.Procedure according to claims 1 until 11 , characterized in that the oxide layer (50) on the surface (44) of the workpiece (42) by the laser beam (40) itself is generated. Verwendung des Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche zum Schweißen von mit Cu beschichteten Substraten aus Kunststoff oder Keramik, bei dem eine Cu-Metallisierungsdicke zwischen 20 µm bis 500 µm vorliegt.Use of the method according to any one of the preceding claims for welding Cu-coated substrates made of plastic or ceramic, in which there is a Cu metallization thickness of between 20 µm and 500 µm. Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Verschweißen von Folienstapeln aus Kupferfolien in der Batteriefertigung.Use of the method according to any one of Claims 1 until 12 for welding foil stacks made of copper foils in battery production. Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 in der Elektronikfertigung zum Fügen dünn beschichteter Flexfolien mit einer Dicke von 10 µm bis 100 µm auf dünn beschichtete Substrate mit einer Dicke von 10 µm bis 100 µm.Use of the method according to any one of Claims 1 until 12 in electronics manufacturing for joining thinly coated flex foils with a thickness of 10 µm to 100 µm on thinly coated substrates with a thickness of 10 µm to 100 µm.
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